Oxoácidos de fósforo

Los oxoácidos son ácidos que contienen oxígeno. El fósforo es uno de esos elementos que se puede utilizar para crear una variedad de oxoácidos. H ₃ PO ₄ , H ₃ PO ₃ y otros oxiácidos comunes El átomo de fósforo está tetraédricamente rodeado por otros átomos en los oxácidos de fósforo. En general, es obvio que estos ácidos tienen al menos un enlace P=O y un enlace P-OH. Además de los enlaces P=O y P–OH, los oxoácidos de fósforo tienen enlaces P–P o P–H. En estas circunstancias, el estado de oxidación del fósforo es inferior a +5. Se sabe que estos ácidos rebotan entre estados de oxidación más altos y más bajos. Por ejemplo, cuando se calienta, el ácido fosforoso se descompone en ácido fosfórico y fosfina. 

Los enlaces de PH en los oxoácidos no pueden ser ionizables para producir iones H ^{+ .} Los átomos de H unidos al oxígeno en forma de P-OH, por otro lado, son ionizables. Como resultado, podemos afirmar que la basicidad es una característica que presentan los átomos de H acoplados al oxígeno. Como resultado de los dos enlaces P-OH, el ácido fosforoso, H ₃ PO ₃ , es dibásico. De manera similar, el ácido fosfórico, H ₃ PO ₄ , es tribásico debido a la presencia de tres enlaces P-OH. Los oxoácidos de fósforo con enlaces PH tienen capacidades reductoras significativas. El ácido hipofosforoso, que tiene dos enlaces PH, es un excelente agente reductor.

4AgNO ₃ + 2H ₂ O + H ₃ PO ₂ → 4Ag + 4HNO ₃ + H ₃ PO ₄

Oxoácidos de fósforo

• Ácido de fósforo, H ₃ PO ₃

El ácido diprótico es ácido fosfórico. Ioniza dos protones como resultado de esto. La fórmula estructural HPO(OH) ₂ es una mejor manera de representarlo. El ácido fosforoso se puede hacer hidrolizando tricloruro de fósforo con ácido o vapor.

PCl3 ₊ 3H2O → HPO(OH) _{2 +} 3HCl

• Ácido fosfórico, H ₃ PO ₄

El ácido fosfórico se clasifica como ácido triprótico. Esto indica que tiene la capacidad de ionizar tres protones. Cuando es puro, es un ácido no tóxico. A temperatura y presión ambiente, es sólido. El ácido fosfórico se puede hacer agregando ácido sulfúrico a la roca de fosfato tricálcico:

Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ X + 5H ₂ SO ₄ + 10H ₂ O → 3H ₃ PO ₄ + 5CaSO ₄ .2H ₂ O + HX

(X puede ser F, Cl, Br y OH)

• Ácido metafosfórico (HPO ₃ ) _n

Podemos conseguirlo calentando ácido ortofosfórico a unos 850 grados centígrados. Como monómero, no existe. Viene en forma de trímero cíclico, tetrámero cíclico o polímero.

H ₃ PO ₄ → HPO ₃ + H ₂ O

• Ácido hipofosfórico (H ₄ P ₂ O ₆ )

Al realizar una oxidación controlada del fósforo rojo con clorito de sodio, se forma ácido hipofosfórico. Una vez que se genera la sal disódica del ácido, pasa a través de un intercambiador de cationes para producir ácido hipofosfórico. El ácido es de naturaleza tetrabásica.

2P + 2NaClO ₂ + 2H ₂ O → Na ₂ H ₂ P ₂ O ₆ + 2HCl

Na ₂ H ₂ P ₂ O ₆ + 2H → H ₄ P ₂ O ₆ + 2Na

• Ácido pirofosfórico (H ₄ P ₂ O ₇ )

Cuando el ácido ortofosfórico se calienta a cerca de 250°C, se transforma en ácido tetrabásico.

2H ₃ PO ₄ → H ₄ P ₂ O ₇ + H ₂ O

• Ácido ortofosfórico (H ₃ PO ₄ )

Cuando el P ₄ O ₁₀ se trata con agua burbujeante, se produce ácido ortofosfórico. Este ácido tiene una estructura tribásica.

P ₄ O ₁₀ +6H ₂ O → 4H ₃ PO ₄

Fuerza ácida

Orden de fuerza ácida de los oxoácidos de fósforo: H₃PO₂, H₃PO₃ y H₃PO₄

El orden de la fuerza de acidez del fósforo de los oxoácidos: H ₃ PO ₄ > H ₃ PO ₃ > H ₃ PO ₂ .

En el primer ejemplo, todos los átomos de hidrógeno están conectados a un átomo de oxígeno como un grupo OH, lo que permite que el hidrógeno se libere fácilmente en forma de protones. Como resultado, la acidez de los oxiácidos de fósforo será la más alta. En la segunda situación, dos átomos de hidrógeno están unidos a los átomos de oxígeno, mientras que un tercer átomo de hidrógeno está unido al átomo de P, que no puede liberarse como protón.

Finalmente, solo un átomo de hidrógeno está unido al oxígeno en el tercer escenario, mientras que los otros dos átomos de hidrógeno están unidos directamente a P, que no puede salir como protones. Además, solo se puede producir un hidrógeno como protón. Como resultado, la acidez de un ácido protónico está determinada por la facilidad con la que la especie libera el ion H+. Como resultado, la orden antes mencionada es el resultado.

Fuerza básica

La basicidad de los oxoácidos de fósforo se define como el número de iones H ⁺ ionizables o protones en ese ácido. Aunque la estructura de los Oxoácidos de Fósforo contiene tres átomos de H, solo aquellos directamente unidos al átomo de Oxígeno (O) se ionizan fácilmente. Sin embargo, solo hay dos de esos átomos de H. Como resultado, la basicidad de los oxoácidos de fósforo es 3.

Usos de los Oxoácidos de Fósforo

Entre las muchas aplicaciones de los oxoácidos de fósforo se encuentran:

1. El fósforo se utiliza como sustituto del ácido sulfúrico en la producción de HI y HBr.
2. Se utiliza en la fabricación de refrescos como agente agrio.
3. Se utiliza en la producción de sales de fosfato de sodio, amonio y potasio.
4. Se utiliza en la producción de fertilizantes fosfatados.

Problemas de muestra

Pregunta 1: ¿Cómo obtenemos el Ácido Hipofosfórico?

Responder:

La oxidación controlada del fósforo rojo con clorito de sodio puede producir este ácido. Cuando obtenemos la sal disódica del ácido hipofosfórico, la pasamos por un intercambiador de cationes para obtener ácido hipofosfórico. Tiene una estructura tetrabásica.

Pregunta 2: ¿Es el H ₃ PO ₂ un ácido?

Responder:

Si observamos la estructura de los oxoácidos de fósforo, podemos ver que P está unido a un átomo de oxígeno con un enlace doble, dos hidrógenos con cada enlace simple y, finalmente, a un grupo hidroxilo. Los ácidos son sustancias orgánicas que pueden producir iones H ^{+ libres.} Hay tres hidrógenos en la sustancia química descrita anteriormente. La basicidad aquí es 2, pero el hidrógeno conectado al átomo electronegativo, al átomo de oxígeno, se transfiere como un ion de hidrógeno. Esto podría generar confusión. Debido a que los enlaces PH son más fuertes que los enlaces OH en este caso, el enlace más débil se rompe fácilmente. Este producto químico es definitivamente un ácido porque puede producir un ion H ^{+ .}

Pregunta 3: ¿Qué son los oxoácidos?

Responder:

En pocas palabras, los oxiácidos son ácidos que contienen oxígeno. Uno de estos elementos es el fósforo, que se puede encontrar en una variedad de oxoácidos. Los ejemplos incluyen H ₃ PO ₄ , H ₃ PO ₃ y varios oxiácidos.

Pregunta 4: ¿Por qué el H ₃ PO ₃ es dibásico?

Responder: 

El átomo de fósforo está conectado por dos grupos -OH y un átomo de hidrógeno está unido directamente al átomo de fósforo. Es sencillo romper el enlace OH. Como resultado, los dos grupos -OH son los responsables de la naturaleza diprótica de este compuesto. Mientras que otro hidrógeno está directamente conectado al átomo de fósforo, el enlace es difícil de romper debido a su alta estabilidad. Como resultado, es un ácido diprótico en lugar de un ácido triprótico.

Pregunta 5: Escriba una breve nota sobre la concentración básica de los oxoácidos de fósforo.

Responder:

El número de iones H ⁺ ionizables o protones en los oxoácidos de fósforo se define como la basicidad del ácido. Aunque los Oxoácidos de Fósforo tienen tres átomos de H en su estructura, solo aquellos conectados inmediatamente al átomo de Oxígeno (O) se ionizan fácilmente. Sin embargo, solo hay dos átomos de H de este tipo. Como resultado, los oxoácidos de fósforo tienen una basicidad de 3.